[实用新型]带励磁调节高效大推力双边直线电机

说明书

技术领域

本实用新型属于直线电机及其驱动领域，具体涉及一种带励磁调节高效大推力双边直线电机。

背景技术

直线电机已经广泛应用于各行各业。在直线电机直驱电梯、直线电机地铁、磁悬浮列车、直线电机加工中心、自动化流水线等多个应用领域和场合，不但要求直线电机推力大，还经常需要对直线电机进行增磁与弱磁调节、推力调节、法向力调节、无接触导向控制等，需要对励磁场进行调节。现有的永磁直线电机结构主要有隐极式和凸极式两种，凸极式永磁直线电机结构如图1（凸极单边结构）和图2（凸极双边结构）所示，N、S交替排列的永磁体20（磁化方向沿纵向）和凸铁块24粘贴在次级非磁性轭部23上，该结构要求次级非磁性轭部23为非磁性材料且要求足够的厚度以便与外界铁磁区域隔绝，永磁场磁通路径为两个，第一个为主磁路：（沿纵向）永磁体A（沿纵向）—凸铁块A—（沿法向）气隙—初级铁芯—气隙—永磁体A；第二个为漏磁路（不经过气隙）：永磁体A（沿纵向）—凸铁块A—次级非磁性轭部或外层空间—永磁体A；因此，凸极式永磁直线电机次级漏磁大，永磁体相当一部分磁场能量漏到次级轭部及轭部之外空间中了，因此永磁体利用率不高，出力小。次级轭部为非磁性材料的特点也决定了其不适合加装直流励磁线圈（因为不能构成直流励磁通路）。现在一般利用隐极式永磁直线电机的磁性次级轭部加装直流励磁线圈的方式。图3中，次级轭部为铁磁材料以便作为磁通路径一部分，N、S交替排列的永磁体20（磁化方向沿法向气隙方向）粘贴在次级磁性铁轭22上，永磁体20作为主磁场，直流励磁线圈21设置在永磁体20后面的次级磁性铁轭22上用来产生直流励磁场作为辅助励磁调节，磁通路径也为两个，第一个为永磁场主磁通路径（经过气隙）：永磁A（沿法向）—气隙—初级铁芯—气隙—永磁体B——磁性次级轭铁—永磁体A；第二个为直流励磁磁通路径（经过气隙）：励磁线圈（沿法向）—永磁体A—气隙—初级铁芯—气隙—永磁体B——磁性次级轭铁—（回到）励磁线圈。由于永磁体可等效为通电的空芯线圈，故永磁体20的厚度对于励磁磁路来说，可以看做空气隙，会产生很大的磁阻和磁压降，使得励磁磁势（即励磁电流与绕组匝数的乘积）大部分消耗到永磁体等效空气隙中了，故其出力不大，励磁场调节能力小、调节效果不佳，而且需要提供的励磁电流和供电功率大，线圈容易发热，导致电机体积大，成本高，一般只适用于工作气隙小、永磁体厚度比较薄的场合，对于多数应用场合，难以实现大推力和有效的励磁调节。已成为制约直线电机工程应用的瓶颈问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有混合励磁直线电机出力小、调节能力低、励磁功率与体积大、成本高等问题，提供了一种结构简单、出力大、调节能力强、励磁功率小、性价比高的带励磁调节高效大推力双边直线电机。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：

带励磁调节高效大推力双边直线电机，包括由两个面对面设置的单边初级构成的双边初级，单边初级由带铁芯或不带铁芯的初级绕组组成，双边初级与设置在双边初级之间的双边次级配合构成双边直线电机，双边次级由至少一组交替贴装的导磁铁和磁体组成，相邻磁体的充磁方向相对或者背离，每个导磁铁上设置励磁线圈。

励磁线圈套设在导磁铁上，励磁线圈位于导磁铁侧方的凹槽Ⅰ内，或者励磁线圈伸出导磁铁位于相邻磁体的凹槽Ⅱ内。

磁体的法向高度小于或者等于导磁铁的法向高度，当磁体的法向高度小于导磁铁的法向高度时，磁体可以为多列并行设置，多列磁体的法向总高度小于导磁铁的法向高度。

相邻导磁铁之间并行设置有至少一列线圈和至少一列磁体，磁体和线圈的法向总高度分别小于或等于导磁铁的法向高度。

导磁铁的两侧设置有交替贴装的导磁凸铁极和纵向磁体，导磁凸铁极设置在导磁铁的两端与导磁铁连成一体，导磁凸铁极的宽度大于等于导磁铁的宽度，纵向磁体的宽度小于等于磁体的宽度。

导磁铁、导磁凸铁极、纵向磁体和磁体截面为矩形、等腰梯形、三角形、“凸”字形、“中”字形、“工”字形或圆弧形。

凸铁极或导磁铁的表面开设至少一个开口槽，开口槽内设置有法向磁体，法向磁体的表面极性与凸铁极或导磁铁的表面极性一致。

在凸铁极或导磁铁的表面设置一层连接薄片，将个凸铁极或导磁体连成一个整体；连接薄片为导磁薄片、导电薄片或导磁导电复合薄片，或为带若干槽的导磁齿槽薄片，槽内嵌导电体，各导电体横向端部通过导电短路环连成一体。

所述的磁体、法向磁体和纵向磁体为永磁体、超导磁体或者电励磁体。